(57)【要約】【課題】リフロー方式の半田付けに対応可能で且つ小型化された高周波モジュールを提供することを目的としている。【解決手段】略正方形状の多層基板の表層に、ＲＦＩＣが実装されるＲＦＩＣ領域と、入力インピーダンスの整合を行う入力整合回路が実装される入力整合回路領域と、水晶発振器を含む発振回路が実装される発振回路領域と、前記ＲＦＩＣ、前記入力整合回路、前記発振回路を含む回路の電源管理を行う電源回路領域と、を有し、前記ＲＦＩＣ領域は、前記表層の略中央に配置され、前記入力整合回路領域は、前記ＲＦＩＣ領域の２辺と、前記ＲＦＩＣ領域の２辺とそれぞれ対向する前記多層基板の２辺とに沿った略Ｌ字形状である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフロー方式で実装される高周波モジュールであって、
略正方形状の多層基板の表層に、
ＲＦＩＣが実装されるＲＦＩＣ領域と、
入力インピーダンスの整合を行う入力整合回路が実装される入力整合回路領域と、
水晶発振器を含む発振回路が実装される発振回路領域と、
前記ＲＦＩＣ、前記入力整合回路、前記発振回路を含む回路の電源管理を行う電源回路領域と、を有し、
前記ＲＦＩＣ領域は、前記表層の略中央に配置され、
前記入力整合回路領域は、前記ＲＦＩＣ領域の２辺と、前記ＲＦＩＣ領域の２辺とそれぞれ対向する前記多層基板の２辺とに沿った略Ｌ字形状に配置される高周波モジュール。
【請求項２】
前記発振回路領域は、
前記表層において、
前記入力整合回路領域内のＲＦ信号が入力される入力部と対角線上に位置するように配置される請求項１記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記電源回路領域は、
前記入力整合回路領域と対向する位置に配置されており、
前記ＲＦＩＣ領域の４辺のうち、前記入力整合回路領域が沿う前記２辺以外の２辺と、
前記多層基板の４辺のうち、前記入力整合回路領域が沿う前記２辺以外の２辺と、に沿った略Ｌ字形状に配置されている請求項２又は３記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記多層基板の全ての層において、各領域と重なる位置にグランドパターンが形成されており、
前記全ての層の前記グランドパターンにおいて、
前記入力整合回路領域と、前記ＲＦＩＣ領域、前記発振回路領域及び前記電源回路領域と、を分断する溝部が形成されている請求項１ないし３の何れか一項に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記多層基板の裏面の４隅に隅部グランドパターンが形成されており、
前記隅部グランドパターンは、前記裏面の前記グランドパターンと接続されている請求項４記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記ＲＦＩＣ領域に、前記表層から前記裏層まで貫通するスルーホールが複数形成されており、
前記スルーホールは、前記裏層に形成された前記グランドパターンに接続されている請求項４又は５記載の高周波モジュール。
【請求項７】
前記ＲＦＩＣ領域の４辺のうち、前記ＲＦ信号が伝達されていく経路と隣接と１辺を除く３辺を囲い、且つ前記ＲＦ信号が伝達されていく経路と重ならないように第一の電源ラインが形成されている請求項１ないし６の何れか一項に記載の高周波モジュール。
【請求項８】
前記第一の電源ラインの外側であり且つ前記電源回路領域内に第二の電源ラインが形成されている請求項７記載の高周波モジュール。
【請求項９】
前記表層の下層において、
前記前記ＲＦ信号が伝達されていく経路と重なる領域に前記グランドパターンが形成されていない請求項７又は８記載の高周波モジュール。
【請求項１０】
前記入力整合回路領域と、前記ＲＦＩＣ領域とに隣接する位置に、当該高周波モジュール毎に異なる情報を表示させる表示領域が形成された請求項１ないし９の何れか一項に記載の高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフロー方式で実装される高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばテレビジョン（ＴＶ）ＴＶ受信機等の高周波モジュールでは、高周波ノイズ等を遮断するための金属ケース（シールドケース）が装着されたものが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、モジュール基板に実装された電子部品の上方に配置されたシールドケースを有する高周波モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３５０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の高周波モジュールのように金属のシールドケースが装着されている場合、高周波モジュールを例えば受信装置等の本体基板に実装する際にリフロー方式による半田付けを行うことができない。またシールドケースが装着されている場合、高周波モジュール自体が大きく保管や梱包等のコストが高くなる。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みて、これを解決すべく成されたものであり、リフロー方式の半田付けに対応可能で且つ小型化された高周波モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成すべく以下の如き構成を採用した。
【０００８】
本発明は、リフロー方式で実装される高周波モジュール（１００）であって、
略正方形状の多層基板（１１０）の表層（１１０Ａ）に、
ＲＦＩＣ（１２０）が実装されるＲＦＩＣ領域（１２１）と、
入力インピーダンスの整合を行う入力整合回路（１３１、１３２、１３３、１３４）が実装される入力整合回路領（１３０）と、
水晶発振器（１４１）を含む発振回路が実装される発振回路領域（１４０）と、
前記ＲＦＩＣ（１２０）、前記入力整合回路（１３１、１３２、１３３、１３４）、前記発振回路（１４１）を含む回路の電源管理を行う電源回路領域（１５０）と、を有し、
前記ＲＦＩＣ領域（１２１）は、前記表層（１１０Ａ）の略中央に配置され、
前記入力整合回路領域（１３０）は、前記ＲＦＩＣ領域（１２１）の２辺と、前記ＲＦＩＣ領域（１２１）の２辺とそれぞれ対向する前記多層基板（１１０）の２辺とに沿った略Ｌ字形状に配置される。
【０００９】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フロー方式の半田付けに対応可能で且つ小型化された高周波モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の高周波モジュールを説明する図である。
【図２】本実施形態の基板の表層のレイアウトを説明する第一の図である。
【図３】本実施形態の基板の２層のレイアウトを説明する図である。
【図４】本実施形態の基板の３層のレイアウトを説明する図である。
【図５】本実施形態の基板の裏層のレイアウトを説明する図である。
【図６】本実施形態の基板の表層のレイアウトを説明する第二の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、従来の部品をＩＣ(Integrated Circuit)化することで、シールドケースを装着せず、小型化された高周波モジュールを提供する。
【００１３】
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の高周波モジュールを説明する図である。
【００１４】
本実施形態の高周波モジュール１００は、例えば地上デジタルテレビ放送の受信装置等に実装される。本実施形態の高周波モジュール１００は、基板１１０にＲＦ（Radio Frequency）ＩＣ１２０が実装されている。ＲＦＩＣ１２０は、例えば地上デジタルテレビ放送等の受信を行う。また本実施形態の高周波モジュール１００では、基板１１０に入力整合回路が実装される入力整合回路領域１３０、発振回路が実装される発振回路領域１４０、ＩＣ用の電源回路が実装される電源回路領域１５０が設けられている。
【００１５】
本実施形態の基板１１０は、略正方形の多層基板であり、ＲＦＩＣ１２０は基板１１０の略真ん中に配置される。また本実施形態のＲＦＩＣ１２０も略正方形である。本実施形態では、高周波モジュール１００において主要となるＲＦＩＣ１２０を基板１１０の略真ん中（中央）に配置することで、基板１１０も正方形とすることができ、高周波モジュール１００の特性を安定させることができる。また本実施形態の高周波モジュール１００では、基板１１０の形状を正方形とすることで、受信装置等の本体基板に実装を容易にしている。
【００１６】
本実施形態の基板１１０は、例えば４層基板とした。また本実施形態の入力整合回路領域１３０は、ＲＦＩＣ１２０の２辺と基板１１０の２辺とに沿う略Ｌ字状となるように配置されている。入力整合回路領域１３０は、ＲＦ信号の入力部と、入力整合バランＩＣ１３１、分配ＩＣ１３２、入力フィルタ部１３３（図２参照）、静電気保護ダイオード１３４（図２参照）等を含む入力整合回路が実装されている。
【００１７】
本実施形態の発振回路領域１４０には、クロック信号を生成する水晶発振器１４１を含む発振回路が実装されている。電源回路領域１５０には、基板１１０に実装された各種ＩＣを含む回路の電源管理を行う電源回路が実装されている。
【００１８】
本実施形態の電源回路領域１５０は、基板１１０において、入力整合回路領域１３０と対向する位置へ略Ｌ字状となるように配置される。すなわち電源回路領域１５０は、基板１１０において入力整合回路領域１３０が沿う２辺の対辺と、ＲＦＩＣ１２０において入力整合回路領域１３０が沿う２辺の対辺とに沿うように配置される。
【００１９】
さらに本実施形態の基板１１０には、高周波モジュール１００を上から見たとき１番ピンマーク１６１が左下に来るように配置された状態で、１番ピンマーク１６１の左隣に製造密番が表示される表示領域１６２が形成されている。そして表示領域１６２の左隣に型番１６３が表示される。
【００２０】
以下に図２ないし図５を参照して実施形態の基板１１０の各層のレイアウトについて説明する。図２は、本実施形態の基板の表層のレイアウトを説明する第一の図である。
【００２１】
本実施形態の基板１１０の表層１１０Ａでは、入力整合回路領域１３０には、入力整合回路として、入力整合バランＩＣ１３１を含む入力整合バラン回路部１３１Ａ、分配ＩＣ１３２を含む分配回路部１３２Ａ、入力フィルタ部１３３、静電気保護ダイオード１３４が実装される。本実施形態の高周波モジュール１００では、受信したＲＦ信号は入力フィルタ部１３３を介して入力整合回路に入力される。すなわち入力フィルタ部１３３は、ＲＦ信号入力部に相当する。
【００２２】
表層１１０Ａの発振回路領域１４０において水晶発振器１４１は、信号入力部に相当する入力フィルタ部１３３と対角線上となる位置に配置される。すなわち水晶発振器１４１は、少なくとも基板１１０において入力整合回路領域１３０が沿う一辺と対向する辺に沿うように配置される。本実施形態では、このように水晶発振器１４１を配置することで、水晶発振器１４１を含む発振回路から出力されるクロック信号に対するＲＦ信号の影響が抑制される。
【００２３】
また表層１１０ＡにおいてＲＦＩＣ１２０が実装されるＲＦＩＣ領域１２１に、後述する裏層１１０Ｄまで貫通するスルーホール１２２が形成されている。スルーホール１２２は、主にＲＦＩＣ１２０から発生する熱を放熱させるためのものである。本実施形態では、スルーホール１２２を複数個設けることで、ＲＦＩＣ１２０からの熱がスルーホール１２２を介して高周波モジュール１００が実装される受信装置等の本体基板側へ放熱される。尚ＲＦＩＣ領域１２１は、ＲＦＩＣ１２０の形状と同様に略正方形である。
【００２４】
また本実施形態では、表層１１０Ａから裏層１１０Ｄまでの全ての層において、入力整合回路領域１３０と、ＲＦＩＣ領域１２１とを分断するようにグランドパターンＧに溝が形成されている。本実施形態では、入力整合回路領域１３０と、ＲＦＩＣ領域１２１とを分断することで、入力整合回路とＲＦＩＣ１２０との干渉を抑制し、ＲＦＩＣ１２０の特性を良好に保つことができる。本実施形態の表層１１０Ａには、溝１７１が形成されている。
【００２５】
図３は、本実施形態の基板の２層のレイアウトを説明する図である。本実施形態の基板１１０の２層１１０Ｂにも、グランドパターンＧにおいて入力整合回路領域１３０と、ＲＦＩＣ領域１２１とを分断する溝１７２が形成されている。
【００２６】
また本実施形態の２層１１０Ｂは、入力整合回路領域１２０の下層となる。本実施形態の２層１１０Ｂでは、入力整合回路領域１２０において入力整合回路が実装されている領域の下層となる領域にはグランドパターンＧを形成しない領域１８１を形成した。領域１８１は、ＲＦ信号が伝達されていく経路である入力ラインの下層に当たる領域である。
【００２７】
通常、入力整合回路においてＲＦ信号の入力インピーダンスの整合をとるために、ＲＦ信号の入力ラインとグランドパターンＧとの間に一定の距離を設ける必要がある。本実施形態では、入力ラインの下層となる２層１１０Ｂにおいて、グランドパターンＧを形成しない領域１８１を設けることで、入力ラインとグランドパターンＧとの間に一定の距離を設けることができる。
【００２８】
図４は、本実施形態の基板の３層のレイアウトを説明する図である。本実施形態の基板１１０の３層１１０Ｃにも、グランドパターンＧにおいて入力整合回路領域１３０と、ＲＦＩＣ領域１２１とを分断する溝１７３が形成されている。
【００２９】
また本実施形態の３層１１０Ｃでは、表層１１０ＡのＲＦＩＣ領域１２１と重なる領域であるＲＦＩＣ領域１２１Ｃを避けるように電源ライン１８１、１８２が形成されている。本実施形態の電源ライン１８１は、２層１１０Ｂと３層１１０Ｃとを重ねたとき、ＲＦＩＣ領域１２１Ｃの４辺のうち領域１８１と隣接する辺Ｈ１以外の３辺に沿って形成される。また電源ライン１８１の一方の先端部１８１Ａは、層１１０Ｂと３層１１０Ｃとを重ねたとき領域１８１と重ならない位置に形成される。
【００３０】
すなわち電源ライン１８１は、基板１１０に各種部品が実装されたときにＲＦＩＣ１２０と入力ラインとに重ならないように形成される。
【００３１】
また本実施形態の電源ライン１８２は、電源ライン１８１の外側の電源回路領域１５０と重なる位置に形成されている。本実施形態では、電源ライン１８１は、例えば表層１１０Ａに実装される各種ＩＣ以外の回路に対して電源を供給するものとした。また電源ライン１８２は、表層１１０Ａに実装される各種ＩＣに対して電源を供給するＩＣ専用の電源ラインとした。本実施形態では、例えば電源ライン１８１は３．３Ｖの電源電圧を供給するものとし、電源ライン１８２は１．８Ｖの電源電圧を供給するものとした。
【００３２】
本実施形態では、ＲＦＩＣ１２０とＩＣ専用の電源ライン１８２との間に、ＩＣ以外の回路に対する電源ライン１８１を形成することで、ＲＦＩＣ１２０に対する電源ライン１８２からのノイズを低減でき、ＲＦＩＣ１２０の特性を良好に保つことができる。
【００３３】
尚３層１１０Ｃでは、入力整合回路領域１３０と、ＲＦＩＣ領域１２１とを分断する溝１７３がグランドパターンＧに形成されるものとしたが、ＲＦＩＣ領域１２０Ｃの辺Ｈ１において入力整合回路領域１５０と隣接する部分のグランドパターンは分断されていなくても良い。
【００３４】
図５は、本実施形態の基板の裏層のレイアウトを説明する図である。本実施形態の基板１１０の裏層１１０Ｄにも、グランドパターンＧにおいて入力整合回路領域１３０と、ＲＦＩＣ領域１２１とを分断する溝１７４が形成されている。
【００３５】
本実施形態の基板１１０の裏層１１０Ｄは、四隅にグランドパターンＧとは別に形成されたグランドパターンＧ１〜Ｇ４を有する。グランドパターンＧ１〜Ｇ４は、それぞれが裏面１１０Ｄにおいて表層１００Ａの各領域と重なるように形成されたグランドパターンＧと接続されている。
【００３６】
例えば裏層１１０ＤのグランドパターンＧ１とグランドパターンＧ４は、入力整合回路領域１５０と重なる位置に形成されたグランドパターンＧとそれぞれ接続されている。また裏層１１０ＤのグランドパターンＧ２とグランドパターンＧ３は、ＲＦＩＣ領域１２１、発振回路領域１４０、電源回路領域１５０と重なる位置に形成されたグランドパターンＧとそれぞれ接続されている。
【００３７】
本実施形態では、以上の構成により、高周波モジュール１００が受信装置の本体基板等に実装された際に、グランドパターンＧ１〜Ｇ４を介して高周波モジュール１００内で発生した熱を放射状に本体基板等に拡散でき、効率的に放熱を行うことができる。
【００３８】
また本実施形態では、例えば基板１１０の有する端子のうち、未使用の端子をグランドパターンＧへ接続しても良い。例えば図５の例では端子Ｔ１，Ｔ２が未使用であるから、グランドパターンＧへ接続される。このように未使用の端子をグランドパターンＧに接続することで、基板１１０の各辺から本体基板へ熱を拡散でき、効率的に放熱を行うことができる。
【００３９】
また本実施形態では、表層１１０Ａから裏層１１０Ｄまで貫通するスルーホール１２２が形成されており、スルーホール１２２はグランドパターンＧと接続されている。このため、例えばＲＦＩＣ１２０で発生した熱は、スルーホール１２とグランドパターンＧを介して本体基板側へ放熱される。
【００４０】
図６は、本実施形態の基板の表層のレイアウトを説明する第二の図である。図６では、
表層１１０Ａに１番ピンＧ１（グランドパターンＧ１）の位置を示す１番ピンマーク１６１、個々の製品を特定する情報が表示される表示領域１６２、型番１６３が印刷された状態を示している。
【００４１】
本実施形態では、１番ピンマーク１６１、表示領域１６２、型番１６３はシルク印刷（シルクスクリーン印刷）により表層１１０Ａに印刷される。表示領域１６２には、例えばスタンプ等により製造密番等が押印されても良い。製造密番とは、例えば高周波モジュール１００の製造年月日、製造された工場、ロット数等を含むものである。尚表示領域１６２にスタンプされる情報は、製造密番に限定されない。例えばスタンプされる情報は、個々の高周波モジュール１００を特定するものであり、且つ個々の高周波モジュール１００毎に異なる情報等であっても良い。
【００４２】
本実施形態では、表層１１０Ａに表示領域１６２を設けることで、ロットや製造年月等、個々の高周波モジュール１００毎に異なる情報を押印させて視認可能に表示させることができる。
【００４３】
従来のシールドケースに格納された高周波モジュールでは、製造密番等の個々の製品毎に異なる情報を視認可能とするため、シール等に製造密番等を印刷してシールドケースに貼り付ける等として対応しており、作業が繁雑であった。
【００４４】
本実施形態によれば、上記のような繁雑な作業を簡略化することができる。また本実施形態では、１番ピンマーク１６１Ａが左下となるように高周波モジュール１００が配置されたとき、１番ピンマーク１６１Ａの左側に表示領域１６２と型番１６３とを並べて表示させるレイアウトとしたため、情報を容易に目視することができる。
【００４５】
以下に本実施形態の高周波モジュール１００の製造方法と高周波モジュール１００の実装フローについて説明する。本実施形態の高周波モジュール１００は、リフロー方式により、受信装置等の本体基板に半田付けされるものである。
【００４６】
本実施形態の高周波モジュール１００は、まず、１番ピンマーク１６１、表示領域１６２、型番１６３が予めシルク印刷された基板１１０を用意し、表層１１０Ａに形成されたランド部に半田クリームを塗布する。
【００４７】
半田クリーム塗布後に、ＲＦＩＣ領域１２１、入力整合回路領域１３０、発振回路領域１４０、電源回路領域１５０に実装される全ての部品を半田クリーム上に実装する。実装される部品は、ＲＦＩＣ領域１２１に実装されるＲＦＩＣ１２０、入力整合回路領域１３０に実装される入力整合バランＩＣ１３１及び分配ＩＣ１３２、発振回路領域１４０に実装される水晶発振器１４１、電源回路領域１５０に実装される電源回路用部品を含む。半田クリーム上に実装に実装された部品（以下、実装部品）は、半田クリームで仮固定された状態となる。
【００４８】
その後、部品が実装された基板１１０は、リフロー炉に通される。このとき半田クリームが溶融し、基板１１０上の実装部品は全て基板１００上に一括で半田接続される。
【００４９】
本実施形態の高周波モジュール１００は、部品の実装が完了した後に、表示領域１６２にロットや製造年月等、個々の高周波モジュール１００毎に異なる情報を押印して完成する。
【００５０】
次に本実施形態の高周波モジュール１００を受信装置等の本体基板へ実装する場合を説明する。
【００５１】
まず、本体基板上の高周波モジュール１００の実装領域に形成されたランドに半田クリームが塗布され、高周波モジュール１００が半田クリーム上に実装され仮固定される。尚本体基板のランドは基板１１０の裏面１１０Ｄに形成された端子及びグランドパターンＧ１〜Ｇ４の位置に対応しており、仮固定では端子及びグランドパターンＧ１〜Ｇ４と本体基板のランドとが半田クリームによって接着された状態となる。このとき本体基板では、高周波モジュール１００以外の実装部品も同様に各実装領域において半田クリーム上に実装された状態にあってもよい。
【００５２】
その後、高周波モジュール１００及びその他の実装部品が仮固定された状態において、本体基板はリフロー炉に通される。そこで半田クリームが溶融し、端子及びグランドパターンＧ１〜Ｇ４と本体基板のランドとが半田付けされる。同時に高周波モジュール以外の実装部品も半田付けされ、本体基板の部品実装が完了する。
【００５３】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００  高周波モジュール
１１０  基板
１１０Ａ  表層
１１０Ｂ  ２層
１１０Ｃ  ３層
１１０Ｄ  裏層
１２０  ＲＦＩＣ
１２１  ＲＦＩＣ領域
１３０  入力整合回路領域
１４０  発振回路領域
１５０  電源回路領域
【図１】
2013081017.tif 000003
【図２】
2013081017.tif 000004
【図３】
2013081017.tif 000005
【図４】
2013081017.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013081017.tif 000008